靶向DUX4的反义寡核苷酸系统递送治疗面肩肱型肌营养不良

来源：原创网站2021-11-24 13:41

面部肩胛肱型肌营养不良症(FSHD)是最常见的骨骼肌营养不良症之一。FSHD病患者的骨骼肌病理是由转录因子DUX4的不适当表达引起的，它激活不同的肌毒性途径。目前，FSHD尚无延缓或预防骨骼肌萎缩的分子疗法。

面部肩胛肱型肌营养不良症(FSHD)是最常见的骨骼肌营养不良症之一。FSHD病患者的骨骼肌病理是由转录因子DUX4的不适当表达引起的，它激活不同的肌毒性途径。目前，FSHD尚无延缓或预防骨骼肌萎缩的分子疗法。在这项研究中，在ACTA1-MCM和FLExDUX4小鼠中测试了递送至DUX4转录物的反义寡核苷酸(ASO)，它们在骨骼肌中表达DUX4。

作者发现，DUX4 ASO在骨骼肌中具有良好的耐受性，并抑制了DUX4转录物、DUX4蛋白和小鼠DUX4靶基因的表达。此外，DUX4 ASO可减轻骨骼肌病理的严重程度，部分预防炎症和细胞外基质基因失衡。本研究表明，靶向DUX4的ASO全身注射治疗FSHD病是一种有前途的治疗策略，有必要进一步提高ASO在骨骼肌的治疗效果。

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面部肩胛肱型肌营养不良(FSHD)是一种进行性骨骼肌疾病，主要影响面部、肩胛和肱骨肌肉。FSHD病患者表现出临床异质性，疾病的严重程度、发病年龄和骨骼肌的影响程度在患者之间有很大差异。骨骼肌病理是由转录因子同源盒4 (DUX4)的明显抑制引起的。

DUX4在人胚胎的4细胞期表达，在此期间激活ZGA基因的转录。早期发育后，DUX4基因在大多数组织中明显受到抑制。DUX4在骨骼肌中表达不当会导致不同的毒性级联反应，包括但不限于生殖系统和ZGA基因的异常表达、活性氧敏感性抑制无意义的RNA衰减、抑制肌生成和诱导凋亡途径。

DUX4基因位于D4Z4重复序列，D4Z4重复序列位于染色体4q35。每个D4Z4单位包含DUX4基因的外显子1和2。DUX4由包含外显子3的4qA等位基因上的最后一个D4Z4单位转录而来，并由多聚腺苷酸化信号(PAS)稳定。在大多数患者(FSHD1)中，DUX4抑制的丧失是由1-10个单位的D4Z4的重复收缩引起的，而未受影响的个体具有8-100个单位的D4Z4。FSHD个体和未受影响个体之间D4Z4重复单元的重叠大小表明疾病穿透性涉及更多因素。在0 ~5%的患者(FSHD2)中，DUX4的去抑制是由相对较短的允许4qA等位基因的遗传和表观D4Z4抑制剂SMCHD1、DNMT3B和LRIF1的突变引起的。

到目前为止，还没有能阻止或减缓FSHD患者进展的分子疗法。骨骼肌中去抑制DUX4导致FSHD。降低DUX4的表达是一种有前途的治疗策略，可以防止肌肉中所有的下游毒性作用。一些研究已经证明了靶向DUX4基因的反义寡核苷酸的用途。在FSHD原代肌管培养中，靶向DUX4转录物剪接位点的20-O-甲基硫代磷酸ASO降低了DUX4的表达，减少了DUX4阳性细胞核的百分比和萎缩。

在重组腺相关病毒介导的小鼠DUX4表达模型中，一个ASOs被测试为八鸟嘌呤树突与磷酸二酯吗啉低聚物(体内pmo)偶联。肌内注射ASO可下调胫骨前肌DUX4的表达。另外两项研究证实，外显子3中相同的PMO靶向PAS可以有效抑制原发性和永生化。

FSHD肌管中的DUX4和DUX4靶基因。通过电穿孔到移植到免疫缺陷小鼠后肢的FSHD肌异种移植物中，对PAS靶向的PMO进行体内测试。注射PMO后，异种FSHD肌移植物中DUX4和DUX4靶基因水平降低。

DUX4反义寡核苷酸治疗后FLExD和ACTA1-MCM小鼠骨骼肌的病理改变减轻。

图像来源：

在这项研究中，在ACTA1-MCM和FLExD小鼠(未暴露于他莫昔芬)体内测试了DUX4转录物开放阅读框架的ASO。在没有他莫昔芬诱导的情况下，低水平的DUX4将在骨骼肌中表达，因为FLExD和

ACTA1-MCM转基因存在漏洞。与FLExD小鼠相反，未接受的acta 1-MCM；FLExD小鼠显示DUX4靶基因激活和轻度骨骼肌表型。与大多数体内研究不同，DUX4 ASO是通过皮下注射而不是肌肉注射全身递送的。

作者发现DUX4 ASO降低了ACTA1-MCM和FLExD小鼠骨骼肌中DUX4 mRNA、DUX4蛋白和DUX4靶基因的表达。此外，DUX4 ASO可减轻骨骼肌病理的严重程度，其特征是再生纤维、纤维化、巨噬细胞浸润和免疫系统相关基因表达减少。总之，本研究表明靶向DUX4的ASOs系统注射是治疗FSHD的一种有前途的策略。(100yiyao.com)

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